補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！

' I' O2 p1 G% {  G, G7 }; @+ F, L長　度：
3 X0 C* N3 d9 X* h9 D* |' a5 C　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

截面積：
+ @. j' ^5 y0 T5 c) C　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。

1 J# C- L! e! R9 w+ j4 \* k7 ~溫　度：
. C& H7 k) z3 u- F7 A2 t* K　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。

+ ^5 \2 ^5 q4 U% G二、歐姆定律
　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
, ~6 P# X( \3 O# ^( M　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
$ O1 }3 ~2 `1 r8 y! L從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。

三、電阻的單位
5 j; m* C: `2 ^% g- v4 P$ k  q1 v　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
# x5 M! I" Z8 \
6 g; N/ ~6 i0 _) G) l6 F; c
1 `4 s$ f7 E- ?: Y' J

所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?
2 d7 f! d# H7 a& H" T3 L* O
6 l; S/ U) Z: P4 a4 K& M1 [) p7 _' T
( a3 W. m7 n7 L; {# _
9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
  u# m) t) Q$ l& ^% H# B7 i' O0 V6 `$ y

觀念很好！
$ |$ x$ _" U, r, ~/ ~2 v
給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律

　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
+ ~: S8 E( c% h) A  H. q6 N+ L
所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了
" d% K6 g  e- ]" S# B& o
) s0 ^; j. H% x, ^$ Y' b1 \　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
7 h3 E% T) E* G
( C. Y! i; q5 J# ]) [這有點難，要慢慢看喔！
. c7 m( ?- `0 i: |7 U" X
) o' v& P: G+ l; c% Q% m

為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

" W( e& L2 t5 r5 l) k/ G; g! K佑平

這個問題問得很好：
9 Y) v3 P/ m- L2 E( v3 ]
. a0 o3 [. c! Z; w" z% W' n% U材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。

當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。
5 k3 i# V; V" E" {, d, @4 _& M( P
如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
" e& m% ], m. {) u) K也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?

$ Y3 H2 h2 l+ A! ]1 u3 f$ x佑平

哈．．．，問得好！
, A8 Q9 k0 A$ \9 U  L; q0 h
為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
壓的差距）。
. @& a- i. I  A* i+ p! A7 ~- @" M; L
1 _6 m# Z6 a  s. F( z* \舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。
$ M4 I4 o# z+ t5 F( t0 B
舉例來說：
) o, e9 [4 O5 ^$ Z1 c3 H. r/ X, v１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

& f& S2 y0 V* X/ W  [這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
/ ?" i- r2 j4 R: B, Y# O我終於懂了，謝謝老師的回答。

* ~2 |1 J7 G2 E5 {% T佑平

老師~~~
& S3 J9 @2 p7 x6 x6 C發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
  R6 l5 O) @9 O" G6 }還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
% Q/ D1 A7 Z- u' n* s+ X還能走嗎?

5 d/ x7 w- v6 L/ U; w7 N; `我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

3 Y+ p; x. d# h2 W# `: Z跟據歐姆定律：
5 W8 E, m/ Q( ^0 Y' w
# M% f; E) J; w3 [. d' ?9 g3 N' q　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
' Z8 D& K0 _! _7 b- z! |　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
: S  }7 ?, D4 [  e% Z: P6 S5 A　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
  P8 E0 w" q5 R5 s
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）
: f9 Y  [3 g' S9 @1 `
　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
) p3 p8 Q. n0 I8 Q; Q　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

4 c6 N. }8 o- ]) P3 O但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）
* o8 u9 b& Q# p% c; D5 V5 [0 Y
　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
4 l! o" M/ }7 B$ m+ o" n接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~
4 C5 L( E! ?2 w, [, g* c
' `- U2 X3 z& S% J把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
6 v% j7 P6 O+ u. q把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
; f6 e! N, l4 A老師~~~
9 f! V! j2 G$ \) h
把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
: p; A# ~$ J5 {3 F5 x9 p所以串聯就是電阻的一端接在一起。
  c/ X4 }8 t' z對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
並連是電阻的兩端接在一起,
' E1 q( t8 M; [+ X4 v+ p! f所以串聯就是電阻的一端接在一起。
9 T# D+ X" j, [+ \; [# a! K對嗎?老師

+ }$ P, n% M* N/ x% b. ]
" V; G" m* R0 E左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

; x, ]+ D  P% F! s8 z1 t回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。